SKRIPSI
STUDI ANALISIS KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM
MENSUPLAI DAYA DI BANDARA INTERNASIONAL
NGURAH RAI SAAT HILANGNYA SUPLAI DAYA DARI
PENYULANG GAYATRI ATAU PENYULANG BANDARA
I GEDE AGUS YOGA ARMIKA
0904405066
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
JIMBARAN-BALI
2016
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
Nama : I Gede Agus Yoga Armika
NIM : 0904405066
Tanda Tangan : ...............................
Tanggal : 18 Juli 201622
STUDI ANALISIS KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM
MENSUPLAI DAYA DI BANDARA INTERNASIONAL NGURAH RAI
SAAT HILANGNYA SUPLAI DAYA DARI PENYULANG GAYATRI
ATAU PENYULANG BANDARA
Tugas Akhir/Skripsi ini Diajukan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata 1 (S1)
dalam Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Udayana
I GEDE AGUS YOGA ARMIKA
NIM. 0904405066
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN - BALI
2016
UCAPAN
TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena
atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul
“STUDI KAPASITAS PENGAMAN KOPEL DALAM MENSUPLAI DAYA
DI BANDARA INTERNASIONAL NGURAH RAI SAAT HILANGNYA
SUPLAI DAYA DARI PENYULANG GAYATRI ATAU PENYULANG
BANDARA”. Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi sebagian persyaratan
dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis mendapatkan petunjuk dan
bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan
ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : Bapak Prof. Ir. Ngk. Putu
Gede Suardana,MT., Ph.D Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana.
Bapak Wayan Gede Ariastina, ST. M.Eng.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan serta
Bapak Ir. I Wayan Sukreyasa,MT. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Udayana. Bapak Ir. I Gede Dyana Arjana, MT.
selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Ir. I wayan Rinas, MT selaku Dosen
Pembimbing II. Bapak Ngurah Indra Er,ST.MSc. sebagai Pembimbing
Akademik yang telah memberikan bimbingan, perhatian dan dorongan selama
menempuh kuliah di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Udayana. Segenap dosen dan staf pegawai Teknik Elektro Universitas Udayana
yang telah banyak membantu dalam proses perkuliahan. Kedua orang tua tercinta
I Gede Alon Mustika, Gusti Ayu Rupui, Ketiga saudara Tercinta Ayu Putu
Santika, Ni Nyoman Listuayu Raspi, I Ketut Aditia Para dan keluarga besar I
Komang Bagiasa yang selalu memberikan perhatian, selalu mendukung, dan
mendoakan penulis dalam penyusunan Skripsi hingga dapat terselesaikan. Rekan-
rekan Elektro angkatan 2009 yang selalu kompak dalam memberikan dukungan
dan bantuan dalam penyusunan Skripsi ini. Serta semua pihak yang tidak bisa
penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga
Skripsi ini dapat terselesaikan
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Skripsi ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik dan saran baik
yang konstruktif dari pihak dosen penguji berbagai pihak lainnya sangat penulis
hargai dan harapkan. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dalam
pengembangan ilmu sains dan teknologi, pengetahuan luas serta semua pihak.
Denpasar, 2016
Penulis
ABSTRAK
Hilangnya suplai daya listrik dapat diakibatkan oleh gangguan atau
pekerjaan jaringan, sehingga demi menjaga kontinuitas daya listrik di bandara
Internasional Ngurah Rai saat hilangnya suplai daya dilakukan manuver beban.
Manuver beban dilakukan dengan menghubungkan bus beban Bandara I dan bus
beban Bandara II menggunakan bantuan kopel . Kopel dilengkapi pengaman rele
arus lebih yang bekerja dengan merasakan input besar arus dan
membandingkannya dengan setting rele. Apabila terjadi arus lebih yang melebihi
setting rele maka PMT pada kopel akan lepas.
Hasil yang diperoleh setelah analisa yaitu nilai nominal beban Bandara I
dan beban Bandara II sebesar 300 A, didapat setting arus lebih pada kopel sebesar
Iset = 180 A, waktu kerja rele 0.025 detik dengan Tms = 0.052 SI dan untuk setting
GFR didapat setting arus sebesar Iset = 28,028 A dengan Tms = 0,008 SI.
Simulasi dilakukan dengan memberi gangguan di bus beban Bandara I,
dimana rele akan bekerja dengan waktu 0.025 detik untuk memerintahkan PMT
pada kopel lepas, sehingga tidak mengganggu jaringan di sisi Penyulang Ngurah
Rai I dan Penyulang Ngurah Rai II, sehingga kontinuitas daya beban Bandara II
tetap terjaga.
Kata Kunci : Proteksi Over Current Relay (OCR), Program ETAP Powerstation.
ABSTRACT
Loss of electrical power supply can be caused by a disruption or work
network, so in order to maintain continuity of electrical power at Ngurah Rai
International Airport when a loss of power supply maneuver the load. Maneuver
the load carried by the connecting bus service burden I and II load bus service
using the help of coupling. Coupling equipped with a safety relay overcurrent
(OCR), which works by sensing the large input currents and compares it with the
relay settings. In the event of overcurrent which exceeds the relay setting PMT in
the coupling will come off.
The results obtained after analysis that the nominal value of the burden
of service I and load Airports II of 300 A, obtained setting overcurrent coupling
Iset = 180 A, with rele working time 0.025 seconds, Tms = 0.052 SI and for setting
GFR obtained Iset = 28.028 A, Tms = 0.008 SI.
Simulations carried out by the bus load to disturb the service I, where
the relay will work with a time 0.025 seconds to instruct PMT on loose coupling,
so it does not interfere with the network on the side feeders Ngurah Rai I and
Ngurah Rai II, so that the continuity of load power II to stay awake.
Keywords: Over Current Protection Relay (OCR), ETAP program Powerstation.
DAFTAR ISI
SAMPUL DALAM ........................................................................................ i
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................ ii
LEMBAR PERSYARATAN GELAR ............................................................ iii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ iv
UCAPAN TERIMAKASIH ............................................................................ v
ABSTRAK ....................................................................................................... vii
ABSTRACT ....................................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii
BAB I : PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 2
1.5 Batasasn Masalah .............................................................................. 3
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Mutakhir ................................................ ............................. 4
2.2 Tinjauan Pustaka .............................................................................. 5
2.2.1 Sistem Tenaga Listrik .............................................................. 5
2.2.2 Saluran Distribusi Tenaga Listrik ............................................ 6
2.3 Gardu Induk 20kV............................................................................. 7
2.3.1 Pengaman Kopel ...................................................................... 8
2.3.2 Sistem Pengaman Tenaga Listrik ............................................ 8
2.3.3 Dasar-dasar Sistem Pengaman ................................................. 9
2.3.4 Fungsi Rele Pengaman ............................................................. 10
2.3.5 Syarat-syarat Rele Pengaman ................................................... 10
2.3.6 Daerah Pengaman (Protective Zone) ....................................... 12
Halaman
2.4 Rele Arus Lebih (Over Current Relay) ............................................. 14
2.4.1 Rele Arus Lebih Seketika (Instantaneous) ............................. 14
2.4.2 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time).................... 15
2.4.3 Rele Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Time) ..................... 16
2.4.4 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu Dibandingkan Dengan
Waktu Terbalik ....................................................................... 16
2.4.5 Prinsip Kerja Setting Arus Lebih ............................................. 18
2.4.6 Prinsip Dasar Perhitungan Arus hubung Singkat 20kV ........... 18
2.4.7 Prinsip Dasar Perhitungan Setting Waktu ................................ 22
2.5 Transformator .................................................................................... 23
2.5.1 Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) .......................................... 25
2.5.2 Sakelar PMT Udara Hembus (Air Blast Circuit Breaker) ....... 26
2.5.3 Sakelar PMT Vakum (Vakuum Circuit Breaker) ..................... 27
2.6 Penerapan Program ETAP PowerStation dalam Analisa Hubung
Singkat .............................................................................................. 28
BAB III : METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ............................................................ 30
3.2 Sumber dan Jenis Data ...................................................................... 30
3.2.1 Sumber Data ............................................................................. 30
3.2.2 Jenis Data ................................................................................. 30
3.3 Analisa Data ...................................................................................... 30
3.4 Diagram Alur Analisis ...................................................................... 31
BAB IV: PEMBAHASAN DAN ANALISIS
4.1 Gambaran Umum Sistem Distribusi Gardu Hubung Metering ......... 32
4.2 Analisa Impedansi Sumber GIS Bandara .......................................... 33
4.2.1 Perhitungan Impedansi Sumber ............................................... 33
4.2.2 Perhitungan Reaktansi Trafo .................................................... 34
4.2.3 Analisa Impedansi Jaringan Distribusi..................................... 34
4.2.4 Perhitungan Nilai Impedansi Eqivalen .................................... 35
4.2.5 Arus Hubung Singkat Penyulang Ngurah Rai I dan II ............. 36
4.3 Analisa Impedansi Sumber GI Pemecutan Kelod ............................. 37
4.3.1 Perhitungan Impedansi Sumber ............................................... 37
4.3.2 Perhitungan Reaktansi Transformator...................................... 38
4.3.3 Analisa Impedansi Jaringan Distribusi..................................... 39
4.3.4 Perhitungan Nilai Impedansi Eqivalen .................................... 39
4.3.5 Arus Hubung Singkat Penyulang Gayatri ................................ 40
4.4 Data Setting Arus Lebih dan Tms Penyulang Ngurah Rai I dan II ... 42
4.4.1 Perhitungan Setting Arus Lebih Incoming ............................... 42
4.4.2 Perhitungan Setting Arus Lebih di GI ...................................... 43
4.4.4 Perhitungan Setting Arus Lebih di GH .................................... 44
4.4.5 Perhitungan Setting Arus lebih di Kopel ................................. 45
4.5 Perhitungan Setting Ground Fault Relay .......................................... 46
4.5.1 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di GI ........................ 46
4.5.2 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di GH ...................... 47
4.5.3 Perhitungan Setting Ground Fault Relay di Kopel .................. 48
4.6 Simulasi Dengan Menggunakan Program Etap ................................ 50
BAB V: PENUTUP
5.1 Simpulan ........................................................................................... 54
5.2 Saran .................................................................................................. 54
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 55
LAMPIRAN-LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konstanta α dan β ..................................................................... 22
Tabel 4.1 Data Pengantar Penyulang Ngurah Rai I,II ............................. 33
Tabel 4.2 Impedansi Jaringan Distribusi Penyulang ngurah rai I dan II .. 35
Tabel 4.3 Perhitungan Impedansi Eqivalen Penyulang Ngurah Rai I,II .. 36
Tabel 4.4 Perhitungan Hubung Singkat Penyulang Ngurah Rai I dan II . 37
Tabel 4.5 Impedansi Jaringan Distribusi Penyulang Gayatri ................... 39
Tabel 4.6 Perhitungan Impedansi Eqivalen Penyulang Gayatri ............... 40
Tabel 4.7 Perhitungan Hubung Singkat Penyulang Gayatri ..................... 41
Tabel 4.8 Data Exiting Setting Arus Lebih Penyulang Ngurah Rai I,II ... 42
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Setting OCR dan GFR Penyulang Ngurah
Rai I dan II ............................................................................... 49
Halaman
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Alur Pendistribusian Tenaga Listrik .................................... 5
Gambar 2.2 Zona Pengaman ................................................................... 13
Gambar 2.3 Rangkaian sederhana rele arus lebih seketika dan
karakteristiknya ................................................................... 14
Gambar 2.4 Rangkaian sederhana rele arus lebih waktu tertentu dan
karakteristiknya .................................................................... 15
Gambar 2.5 Rangkaian sederhana rele arus lebih waktu terbalik dan
karakteristiknya. ................................................................... 16
Gambar 2.6 Blog Diagram Transformator Arus ...................................... 24
Gambar 2.7 Blog Diagram Transformator Tegangan .............................. 25
Gambar 2.8 Pemadaman Busur Api Pada Pemutus Udara Hembus ....... 27
Gambar 2.9 Kontak Pemutus Daya Vakum ............................................ 27
Gambar 2.10 Single Line Dengan Program Etap Powerstation .............. 29
Gambar 3.1 Alur Analisis Penelitian. ...................................................... 31
Gambar 4.1 Gambar Single line Diagram GH.Metering. ........................ 32
Gambar 4.2 Single line Diagram GH.Metering dengan Program ETAP. 50
Gambar 4.3 Tampilan input hasil perhitungan impedansi sumber .......... 50
Gambar 4.4 Tampilan input pengantar Penyulang Ngurah rai I dan II . 51
Gambar 4.5 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di GI ............ 51
Gambar 4.6 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di GH .......... 51
Gambar 4.7 Tampilan input hasil perhitungan setting rele di kopel ....... 52
Gambar 4.8 Hasil hubung singkat dengan Program ETAP ..................... 52
Gambar 4.9 PMT kopel bekerja saat diberi gangguan ............................ 53
Halaman